Tema 5: Memorias. Índice Conceptos básicos Parámetros característicos Jerarquía de memoria Memoria principal Tecnologías Estructura Mapa de memoria

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1 Tema 5: Memorias Índice Conceptos básicos Parámetros característicos Jerarquía de memoria Memoria principal Tecnologías Estructura Mapa de memoria Bibliografía Fundamentos de sistemas digitales Thomas Floyd Prentice-Hall Estructura de Computadores José M. Angulo Ed. Paraninfo Fundamentos de los Computadores Pedro de Miguel Anasagasti Ed. Paraninfo

2 Conceptos básicos Memoria: parte del computador que almacena la información: instrucciones y datos. Conjunto de posiciones de memoria con: Dirección: identificación de la posición de memoria Contenido: información almacenada Celda de memoria: elemento que almacena un bit Palabra: número de bits implicados en cada operación con la memoria (8, 16, 32, 64,... bits). Tamaño del bus de datos Operaciones básicas: Lectura (R) Escritura o almacenamiento (W) direcciones selección lectura escritura MEMORIA Esquema básico de memoria datos 2

3 Parámetros característicos (I) Capacidad: cantidad de información que puede almacenar un dispositivo Medidas más usuales: Kilobyte (Kb) = Megabyte (Mb) = 2 10 Kb = Gigabyte (Gb) = 2 10 Mb = Terabyte (Tb) = 2 10 Gb = 2 10 bytes 2 20 bytes 2 30 bytes 2 40 bytes Velocidad o tiempo de acceso: tiempo que transcurre desde que se proporciona la dirección a la memoria y el dato está disponible Ciclo de memoria: tiempo que transcurre entre dos accesos consecutivos a memoria. Puede ser superior al tiempo de acceso Coste por bit: precio por cada bit de información 3

4 Parámetros característicos (II) Comparativa velocidad/capacidad Comparativa velocidad/coste Capacidad (bytes) Coste (pts/bit) 1s 10 ms 100 µ s 1 µ s 10 ns Tiempo de acceso 1s 10 ms 100 µ s 1 µ s 10 ns Tiempo de acceso 4

5 Jerarquía de memoria Jerarquía: Registros CPU capacidad tiempo de acceso CPU Reg/Caché precio por bit Caché interna nivel 1 CACHÉ Caché externa Memoria principal nivel 2 MEMORIA PRINCIPAL Dispositivos de almacenamiento auxiliar/secundario nivel 3 DISCOS / CDs / DVDs nivel 4 UNIDADES DE CINTA 5

6 Memoria principal: Tecnologías RAM (volátil, lectura/escritura) Random Access Memory - Memoria de acceso aleatorio SRAM - RAM estática DRAM - RAM dinámica SDRAM - Synchronous Dynamic RAM - (RAM síncrona y dinámica) ROM (no volátil, sólo lectura) Read Only Memory - Memoria de sólo lectura PROM - Programmable ROM - ROM programable EPROM - Erasable PROM - PROM que se puede borrar (luz ultravioleta) EEPROM - Electrically EPROM - PROM que se puede borrar (señal eléctrica) Flash Tiempos pequeños de borrado (ms) y escritura 6

7 Memoria principal: estructura (I) SELECCIÓN 1F20h 7C2Ah 00000h 00001h 00002h DIRECCIONES 20 bits LECTURA ESCRITURA DECODIFICADOR DE DIRECCIONES Entradas 2 Salidas 047Fh B123h 5A93h 34E1h 1111h AA55h 00002h 00003h FFFFCh FFFFDh FFFFEh FFFFFh DATOS 16 bits 047Fh 7

8 Memoria principal: estructura (II) Ejemplo práctico: RAM estática de 8kx8 SRAM 6264 D0 D1 D2 D7 D6 D5 D4 D3 BUS A12-A0 DIRECCIONES WE OE CONTROL 1 2 SRAM 6264 D7-D0 BUS DATOS 8

9 Memoria principal: mapa de memoria (I) Mapa de memoria El mapa de memoria es el espacio direccionable de un computador El mapa de memoria viene determinado por el tamaño de las direcciones (y del bus de datos). Así, un tamaño de direcciones de "m" bits permite direccionar 2 m direcciones m-1 m bits Dirección 0 Memoria Disponible 0 2 k -1 2 m -1 Ubicación de la RAM y la ROM 00000h Mapa usado Mapa total "m" es el ancho del bus de direcciones Ampliación del mapa de memoria Normalmente no se suele equipar el computador con toda la memoria que es capaz de direccionar Ejemplo práctico: mapa de memoria simplificado del µp FFFF0h 0FFFFFh RAM ROM 9

10 Memoria principal: mapa de memoria (II) Ejemplo de expansión de la capacidad (nº de palabras): Uso de más de un chip para incrementar el rango de direcciones Se desea una memoria de 16 K-bytes con chips de A13 R/ W 13 bits R/ W R/ W M1 DIRECCIONES A12-A0 8 bits 8 bits DATOS M2 R/ W 10

11 Memoria principal: mapa de memoria (III) Ejemplo de expansión del tamaño de palabra: Uso de más de un chip para incrementar el tamaño de los datos Se desea una memoria de 8 K-palabras (16 bits) con chips de R/ W R/ W R/ W 13 bits 13 bits 13 bits DIRECCIONES DIRECCIONES 8 bits 8 bits 8 bits DATOS 16 bits DATOS 11